Zırhların Şanını Yıkan Buluş: Munroe Etkisi Nedir?

mGeliştirilen her teknoloji, kendisiyle beraber mutlaka kendisini bertaraf eden buluş ve icatlara da kapı aralamıştır. Gerek doğada gerekse de medeniyetin keşifler dünyasında geçerli en temel kanun zıtlıkların yeniyi ve daha güçlüyü/daha iyiyi doğurduğudur.

Bilim ve medeniyet tarihi, bize göstermektedir ki hayatta ve insanların kendileriyle ve doğayla mücadelelerinde karşılaşılan her engel aslında yeni ve daha şaşırtıcı buluşların sıçrama tahtası olmaktadır. Birinci Dünya Savaşı’nda zırhlı teknolojilerin geliştirilmesi savaşlarda bir tıkanıklığa neden olmuş ordular takılı kaldıkları siperlerde zırhlı araçlar karşısında çaresiz kalmışlardır. Yine metalürji ve kimya alanında gelişen çelik konstrüksiyonlu inşa teknolojileri sert metallere karşı daha etkili işleme metot ve teknolojilerinin geliştirilmesini zorunlu kılmıştır.

5406_cumulativehead

Bütün bu yukarıda saydığımız zorunlulukların eseri olarak bilim adamları esaslı çalışmalar içine girmişlerdir. Bu çalışmalar ilk meyvesini Amerikalı bilim insanı Charles Edward Munroe sayesinde vermiştir. Munroe, yaptığı deneylerde bakır bir koninin arkasındaki patlayıcılar ateşlendiğinde bakırın binlerce derecelik bir ısıyla eriyerek sıvı bir şekil alarıp ileriye doğru kuvvetli bir şekilde akarak karşısına çıkan onlarca milimetrelik çeliği saniyeler içinde delip geçtiğini keşfetmiştir.1888 yılında Charles E. Munroe tarafından keşfedilen bu etki kaşifinin adına ithafen ‘”Munroe Etkisi”’ olarak adlandırılmıştır. Bilimsel literatürde bu keşif ‘Munroe Etkisi’ olarak geçse de ülkemizde bu etki ‘Çukur İmla Hakkı ya da Boşluklu İmla Hakkı ‘ terimleriyle bilinir. Bu etkiden yola çıkılarak geliştirilen özel patlayıcı türlerine de ‘Shaped Charge,’ Türkçe karşılığıyla Şekillendirilmiş Patlayıcı adı verilir.

Pek Bilinmeyen Yaşamıyla “Charles Edward Munroe”

Cambridge, Massachusetts’te doğan Charles Edward Munroe 24 Mayıs 1849 – 7 Aralık 1938 tarihleri arasında yaşamıştır. Kimya alanına merakı küçük yaşlarda başlayan Munroe, bu alandaki kuvvetli ilgi ve merakıyla Harvard Lawrence Bilim Okulu’na girdi. 1871 yılında bu okuldan mezun oldu. Daha sonra 1874 yılına kadar üniversitede kimya doçenti olarak çalıştı. Daha sonra kariyerinde ilerlemek için Annapolis taşındı ve buradaki Birleşik Devletler Deniz Kuvvetleri Akademisinde profesör oldu.

Munroe buradaki çalışmalarında, Kendi adıyla literatüre giren Munroe etkisini keşfetti.Bu buluşundan sonra Munroe etkisine dayalı yeni teknoloji ve dizaynlar için bir kimyager olarak Newport, Rhode Island Deniz Torpedo İstasyonu ve Savaş Koleji katıldı. 1892-1989 itibaren Munroe Kolomb Üniversitesi (1904 yılında değiştirildi George Washington Üniversitesi) Kimya ve Corcoran Bilimsel Fakültesi Dekanı Bölümü başkanı oldu. Aynı süre zarfında, yine burada Lisansüstü Çalışmalar Fakültesi Dekanı oldu ve bir doktora aldı. 1919 yılında Lisansüstü Eğitim ve Kimya Profesörü Fahri Fakültesi Emekli Dekanı oldu. Patlayıcılar ve kimya üzerinde 100’den fazla kitap yazdı, ve kimyada Nobel Ödülü için aday gösterildi. tarafından 1900 yılında İsveç Bilim Akademisi’ne atandı. Buna ek olarak, Munroe 1898 yılında Amerikan Kimya Derneği başkanı olarak ve Amerika Birleşik Devletleri Jeolojik Araştırmalar ve Maden Birleşik Devletleri Bürosu için bir danışman olarak görev yaptı.

5406_47294401Munroe Etkisi Ya da Boşluklu İmla Hakkı Nedir?

Boşluklu imla hakkı infilak enerjisini bir nokta üzerinde toplayıp bir istikamete hareket ettirecek biçimde imal edilmiş bir patlayıcı maddedir. Nükleer silahları harekete geçirmek, zırh delmek, metalleri kesmek veya şekle sokmak için kullanılır. Tipik bir modern astar şeklindeki patlayıcı normal patlayıcıya göre 7 veya daha kalın zırhı delebilir.

Amerikalı Munroe’nin bu buluşundan sonra değişik ülkelerdeki bilim adamları ve kimya laboratuvarları hızlı ve kıyasıya bir rekabetle bu etkiye dayalı teknolojiler üzerinde çalışmaya başlamışlardır.Alman (Cranz, Schardin, Thomanek) ve İsviçre’li (Dr. Henry Mohaupt) mucitlerin bağımsız olarak geliştirdikleri ve lisansını aldıkları sistem İngiltere, Almanya ve ABD’’de üretilmiştir. İlk modelleri Alman planör piyadesi birlikleri tarafından Belçika sınırları içerisindeki Ebe Emael saldırısında kullanılmıştır.

Boşluklu imla hakkı tanksavar füzesi (güdümlü veya güdümsüz) bunun yanında silahtan atılan (yivli veya yivsiz) mermilerde, tüfek bombaları, mayın, bombacık, torpido ve değişik türden hava/kara/denizden fırlatılan güdümlü füzelerin savaş başlıklarında kullanılmaktadır. Askeri terminoloji içerisinde boşluklu imla hakkı bulunan savaş başlıklarına kısaltma olarak HEAT (İngilizce;High Explosive Anti-Tank, Türkçesi; yüksek patlayıcılı tanksavar) denir. Bunun yanında bu mantık özellikle artık kullanılmayan ve yıkılması istenen binaların temellerinde kullanılan metal aksamın tahrip edilerek çökmesini sağlamak için inşaat yıkım ekiplerincede kullanılır. Boşluklu imla hakkı askeri kullanımı dışında en çok petrol ve doğal gaz sanayinde kullanılır. Petrol veya gaz platform belli bir derinliğe ulaştığı zaman bir metal çubuk sondaj yatağına yollanır.

Tipik çıkış hızlarında, nüfuz etme işlemi ortaya muazzam bir basınç çıkartır ki bu hidrodinamik olarak düşünülebilir ki bu yüzden jet ve zırh kendi maddi güçlerini göz ardı ederek sürtünmesiz ve sıkıştırılamaz akışkanlar olarak ele alınabilir.

5406_imagesLiner en yaygın şekli, 40 ila 90 derece arasında bir iç apeks açısı olan koniktir. Farklı apeks açıları jet kütlesi ve hızının farklı dağıtımları verir. Küçük apeks açıları oluşan jetin çatlamasına yani iki kola ayrılmasına , hatta tüm jet formunun başarısızlığına neden olabilir. Bu belli bir eşiğin üstünde olan çöküş hızına atfedilir, Normal de astar malzemenin toplu ses hızı biraz daha yüksektir. Diğer yaygın olarak kullanılan şekilleri hemisferlerin, lale, trompet, elips, ve bi-koniklerdir. Bu çeşitli şekillerde, farklı hız ve kütle dağıtımları jetlerin verimi etkiler.

Patlayıcı içerisindeki astarda birçok farklı malzeme, çeşitli metlalar ve cam kullanılmaktadır. Derin sızmalar yoğun ve sünek metallar ile elde edilir. Bu yüzden çok yaygın biçimde bakır kullanılır. Günümüz bazı zırh delici silahlarda Molibden veya sözde alaşımları tungsten dolgu ve bakır bağlayıcı (9:1, thus density is ~18 Mg/m3) adapte edilmiştir. . Hemen hemen her sık görülen bir metalik element denenmiştir, bunlar içerisinde aluminyum, volfram, tantal, zayıflatılmış uranyum, kurşun, kalay, kadmiyum, kobalt, magnezyum, titanyum, çinko, zirkonyum, molibden, berilyum,nikel, gümüş, hatta altın ve platin bulunmaktadır. Bu seçilen metaller değişik türden hedeflere karşı farklı etkiler verebilmektedir. Örneğin aliminyum beton hedeflere karşı çok daha başarılıdır.

İlk üretilen tanksavar silahlarında astar malzemesi olarak en çok kullanılan metal bakırdı. Ardından 1970li yıllarda bakıra nazaran çok daha yüksek yoğunluk ve yüksek gerilme oranlarında çok yüksek sünekliğe sahip tantal kullanılmaya başlandı. Diğer yüksek yoğunluklu metal ve alaşımlarının, fiyat, toksisite, radyoaktivite veya süneklik eksikliğine eğilimleri olmasından ötürü sakıncaları bulunuyordu.

5406_big1us0İyi bir sızma için, saf metaller iyi sonucu verir. Çünkü saf metallerin gösterdiği büyük süneklik partiküller halinde uzanan jetin parçalanması geciktirir. Doğrusal biçimli patlayıcılar (Linear Shaped Charge (LSC) V-şeklindeki profile ve değişen uzunlukta bir astara sahiptir. Astar patlayıcı ile çevrili olup, patlayıcı sonra bu patlamayı korumak ve sınırlandırmak (bastırıp sıkıştırmak) için hizmete uygun bir malzeme ile kaplıdır. Patlayıcı astar ucunun üstündeki patlayıcı ile ateşlenir. Patlama astarı sürekli, bıçağa benzer(düzlemsel) bir jete dönüştürür. Bu jet patlayıcı miktarına göre yoluna çıkan herhangi bir kalınlıktaki materyali keser.

Karmaşık geometriklerin kesimi için doğrusal biçimli patlayıcıların esnek sürümleri de bulunmaktadır. Bunun için kurşun ve yüksek yoğunlukta köpük ile kaplı biçimlendirilebilir/esnek astar malzeme kullanılır. PONE’lar haddelenmiş çelik kirişleri (RSJ) ve binaların kontrollü yıkımı gibi yapısal hedefleri kesmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. PONE’lar ayrıca uzay mekiklerin çok aşamalı roketlerini ayırmak için kullanılır.

Shaped Charge ‘Şekillendirilmiş Patlayıcı’

Patlama yönünün kontrol altına alınabildiği patlayıcı türü. özellikle tanksavar silahlarında yaygın olarak kullanılır.Cephane zırha çarptığında, merminin içindeki patlayıcı 360 derecelik bir küre şeklinde patlamak yerine, merminin burnuna – yani zırhın içine – doğru patlar. merminin zırh delicilik özelliğini büyük oranda arttıran bir yöntemdir. “şekillendirilmiş patlayıcı” olarak da çevrilebilir, ama burada şekillendirilen şey aslen patlayıcı değil, merminin içidir.Bir parça bakırı günümüzde bakıra alternatif birçok değişik madde kullanılmaktadır (genelde ters v şeklinde) arka tarafından yüksek hızlı bir patlayıcının (rdx, c4 vs) itmesiyle sıvı duruma getirirsiniz ve çeliğin içerisinden su gibi geçer. V şeklindeki bakırın ince ucunda patlayıcı patlatılır. V tersine döner, sıvı gibi davranır, vurduğu çelik yüzeyden bir delik açarak içeri akar. En basit yapısıyla Almanların panzerfaust (Panzer şeytanı) ya da mıknatıslı anti tank mayını gibi silahlarda görülebilir. günümüzde saniyede 8 km hızla hareket eden bakırla köprülerin çelik ayakları kesilebilir, gemi veya tank gövdelerine delikler açılabilir. Metallerin yüksek hızda sıvı gibi davranmalarından faydalanır

5406_shaped-charge-penetrationİkinci Dünya Savaşı: Bu savaşta pek çok farklı füzenin gelişmesi kaydedildi. Amerikan, Antitank (AT) füzeleri bunlardan biri olup, Mart 1943’te ilk defâ Tunus’ta kullanılmıştır. İlk önce 200 m olan menzili daha sonra 700 metreye kadar çıkarılmıştır. Bu arada Munroe etkisi keşfedilmiştir. Buna göre, patlayıcının içi boşaltılırsa, araba farının ışığı bir noktaya odakladığı gibi, patlama kuvveti odaklanmakta ve betonda veya zırhta beklenmedik derinlikte delikler açmaktaydı. Füzelerin türleri geliştirilerek uçaklardan atılanları da elde edilmiştir. İkinci Dünyâ Savaşında 10 cm çaplı füzeler uçaklara karşı İngilizler tarafından kullanılmış ve daha sonra çapları 12,5 santimetreye çıkarılmıştır.

Sivil Endüstride Munroe Etkisi

Askeri alanda geliştirilen her türden füze ve roketin temel patlama özelliği olan bu etki günümüzde de devam etmekte olan birçok askeri silah ve aygıtın en önemli dayanak ve hareket noktalarından biridir. Son olarak Alford şirketi tarafından geliştirilen Krakatoa adlı silahta karşımıza çıkmaktadır.Askeri sanayiindeki bunca kullanımın yanı sıra endstrinin çeşitli kollarında da yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.Billhasa çelik konstrüksiyonlu malzemelerin inşaat sektöründe yoğun bir şekilde kullanımın yaygınlaştığı günümüzde bu malzemelrin yıkılmalarının ortaya çıkardığı bu sorun Munroe etksine dayanarak geliştirilen patlayıcılarala rahatlıkla aşılmaktadır. Devasa bina roket platformları ve köprüler bu patlayıcılarala saniyeler içinde hiçbir zarara mahal vermeksizin yerle yeksan edilmektedir.Ayrıca madencilik sektöründe de son yıllarda yerin derinliklerinde karşılaşılan büyük kaya kütlelerinin delinmesinde de bu etkiye dayalı teknolojilerin kullanıldığını görülmektedir.

Kaynakça:
http://en.wikipedia.org/wiki/Charles_Edward_Munroe
http://www.evilavatar.com/forums/showthread.php?p=2240999
http://www.ourbadscience.com/#!energetic-materials/c4e1
http://en.wikipedia.org/wiki/Shaped_charge
http://tr.wikipedia.org/wiki/Bo%C5%9Fluklu_imla_hakk%C4%B1

Yazar: Erdal Uğur